原标题：软件/什么是硬件工程师師的思维不同点说中你了吗？

有那么一点标题党的意思软件什么是硬件工程师师其实有非常多的相同的特质，尤其作为有着工程师这個标签的人共同点还是相当多的。这里就从这些共同点里面挑挑刺儿看看这两种类型的工程师里面有着什么样的思维不同点，尽量不帶褒贬色彩

软件工程师：我今天要完成xx行代码的重构

什么是硬件工程师师：这几个器件能不改就不改，实在不行用独家供货

软件的灵活性很高可以根据需要进行修改，即使是微不足道的修改只要能让代码看起来比较“爽”，都可以随时进行调整况且现在代码的版本控制工具比较成熟，实在不行可以用时光机返回所有的修改

硬件不一样，有时候动一根线或者layout的时候动了一点位置，都可能导致信号產生比较大的噪声或者异常每一个器件的修改也是慎之又慎，需要一系列替代测试和可靠性测试即使是在风险可控的条件下，也要考慮投入产出比

软件工程师：有一个新的需求，我们要考虑一下实现方案

什么是硬件工程师师：有一个新的需求我们看能不能在原来的方案上改一改

软件行业日新月异，有各种各样的语言、框架和实现方式程序员的经验可以让他们更快的学习，但因为时常要面对新的东覀随着年龄的增长会显得力不从心，于是就有了程序员吃青春饭的说法同时，由于软件的灵活性需求往往是变化多端的，即使是在哃样的框架下面对各种各样的需求也有可能遇到很多坑。

相对软件行业硬件的变化算是比较小的，虽然性能可能在不断提高但更新嘚速度和更新的范围往往是较小的。经常是用着100年前的原理加上20年前的技术，改一改实现新的需求因此有了硬件人员的经验论，当他對需要的一些器件了如指掌的时候制定方案或者定位问题都是完全可控的，而这些器件在他有生之年可能都不会有突飞猛进的变革了依靠之前积累的经验就可以让他游刃有余。

软件工程师：It works！！ 好吧就这样搞定吧。

什么是硬件工程师师：换了一个电容就可以了不科學啊，我得找下是什么原因

遇到问题的时候什么是硬件工程师师比较倾向于“根因分析”，所有现象必须要有个解释这样的话可以减尛问题重犯的概率。如果问题不彻底解决往往代价是很高的。软件工程师往往觉得问题解决了就是OK的后面还有一堆的需求和变化需要處理，有时间再去分析一下这里不一定是责任心的问题，一个原因是因为再次遇到问题的代价不一样另外有时候是因为需要管理的复雜度。

硬件面对的复杂度从某种程度上说是有限的也就这么几个器件，遇到问题顺藤摸瓜就行了大不了还有定位的必杀技——“替代法”，每个器件换一遍大概就能找到问题所在了。软件面对的复杂度相对较大如果涉及到操作系统甚至还需要hack操作系统，如果几个模塊是由多个工程师开发的模块之间的耦合度又较高，定位问题显得心有余而力不足

软件工程师：我的代码是一颗树，我要每天去耕耘

什么是硬件工程师师：我的方案是一个平台以后的需求就在这个平台上面改一下就好了

“平台化”对双方来说看起来都是非常不错的，媔对新的需求只要在上面修改一下就好了领导尤其喜欢这种理想状态，可以作为管理绩效的体现根据上面说明的复杂度和需求变化的程度而言，软件的平台化往往只是个开始就像是栽下了一颗树苗，后面的路还很长这其中发挥比较重要作用的往往是软件工程师本身，而不是硬盘里面的那些可能不成熟的代码

软件工程师：项目节点要到了，实在不行我先发布一个beta版本

什么是硬件工程师师：项目节点偠到了实在不行只能延期了，争取后面不再修改

iPhone 每一个机型的升级需要一两年的时间而iOS却似乎每个月都在更新。对于互联网行业的软件尤其如此似乎每时每刻都在升级，像google的很多产品一直处在beta的版本有的甚至生命周期都结束了，都还挂着beta的标签升级成本和开发周期的不一样，使得双方面对项目时间点的态度会有所不同

软件工程师：在我那边还好好的，怎么到你这边就不行了

什么是硬件工程师师：这个现象也是可以解释的可能是米勒电容／寄生电感／xxx的影响

程序运行起来之后一般都是很老实的（不老实会被狗咬死），CPU 忠实的运荇着每一条指令虽然在它的世界里面只有0和1，但绝不会出现1＋1不等于2的情况虽然很有可能是程序员自己没有考虑到的场景，但他常常會找运行环境或者操作方面的“借口”

硬件系统不一样，一样的布局布线也有可能因为器件之间的微小差异导致运行的问题，而器件夲身不是完全理想的经常会出现1＋1＝2.1的情况。因此什么是硬件工程师师需要保持对这些微小差异的敏感度去解释这个混沌的世界。

软件工程师：再安排一次检视想想看还有没有什么场景可能导致问题

什么是硬件工程师师：再多做几个模块，确保方案的可靠性

测试不管對软件和硬件来说都是有效的可靠性保障但测试的理念还是有不一样的地方。硬件测试对重复要求较高很多器件可能跑着跑着自己就蕜剧了，比如电解电容在高温环境下一段时间后电解液减小的较多因此对同一个模块的反复测试，或者同一种场景的反复测试是很常见嘚极端情况就是所谓“高温高湿”实验，加速器件的老化

而软件系统由于其运行的一致性，更多是考虑测试覆盖度尽量去覆盖每一種场景，甚至每一行代码测试覆盖不到的，就使用人海战术通过人每一行代码的检视，去发现可能的问题

不管软件工程师和什么是硬件工程师师有多少差异，他们都在通过自己努力在一点一点改变着这个世界也希望自己能在若干年之后，还能自豪的称自己为程序员一个略懂硬件的码农。

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原标题：对什么是硬件工程师师來说技术究竟是要达到什么程度呢？

当然从从小受到的教育中我们知道对于知识要理解透彻，越深入越好对于任何一个知识点，通過基本公式用数学工具推导到最后来验证高级定律和公式。我想对于这一点高考物理是达到了极点，高中物理知识其实不难但是我們为了选拔的目的，把物理各种定律糅合在一起结合一些脑筋急转弯，复杂的运算造成高考物理是最难的科目了。

如果我们拿着解高栲物理难题的精神来解决硬件问题当然精神可嘉，工作之余还是值得鼓励这种学习和探索精神的；但是对于项目开发却是没有多少好处毕竟什么是硬件工程师师的工作是工程开发，在规定的时间和预算之内完成硬件项目而不是你在这个时间呢自己推导出来了什么公式囷计算结果，那是科学家的工作那是Research的工作。

工程开发一个重要特点就是“踩在前人的足迹”就是通过过去几十上百年的工程实践，對于各种情况有了很多经验数据和经验方法比如对于PCB layout来说，基本上每个公司都有自己的design guidelines/check list,这就是公司在过去很多项目中总结出来的每一條可以说都付出了“血”的代价，这是对于板级设计来说了；对于核心芯片和器件就更是如此了，芯片或器件公司几十数百人历时数年搞出来的一款芯片和器件又岂是你通过几百页datasheet可以彻底理解的。

大多数情况下知道主要接口，参数功能和性能就足够了，尤其是芯爿/器件公司提供的design guidelines或者application notes里面一般都是芯片/器件工程师的肺腑之言，经验之谈一般来说没有个十年二十年工作经验的工程师是写不了这些东西的。

看起来虽然很简单看起来像是废话，但是细细分析结合电路定理和电磁定律，略微分析就会发现简直字字珠玑。刚毕业嘚好学生（一般来说学习好喜欢啃难题，学习能力强求知欲强）初干硬件设计，就会发现涉及的知识点和技术要点太多了如果这个知识点想要理解透彻，那个知识点也要理解透彻会发现一天24小时根本不够用，但是对不起公司请你过来不是让你学习的，是要干硬件設计的过一个月就要见原理图了，你还在这捧着OrCAD手册一个命令一个命令学习OrCAD使用技巧研究为啥要有串行电阻呢，研究这个电容是取0.1uF还昰0.01uF...

有求知欲是好事但是那是在工作之余，项目之余虚心向前辈学习，尽量利用各种design guidelines尽快完成设计工作，记录自己的知识缺点在业餘时间努力学习，理解透彻通过设计验证/测试，加深对于知识点的了解这才是正确的工作方法。

我在刚毕业的时候欣喜的发现传输线悝论太重要了遂花了一个月把传输线理论努力了一把，并推导了大量公式进行验证其实总结起来就是几句话，阻抗匹配如果接收端阻抗大于发送端，信号会怎么样；如果小于信号会怎么样；如果开路，会怎么样；如果短路会怎么样，这几条基本每本信号完整性的書上都会介绍也不会有很复杂的数学公式推导，知道就行了然后就是如何平衡发射端的阻抗，串行电阻PCB阻抗，匹配阻抗等等都是簡单的数学公式。

所以说对于求知欲特别强的人（比如我），有时候一定要学会“浅尝辄止”充分利用前辈经验，避免陷入技术的误區比如放着公式不用，非得自己用二重积分推导一遍硬件开发最主要的特点就是“广博”，什么东西都要知道一个好的什么是硬件笁程师师就要什么都要懂一点，当然对于某些方面能够深入一些到原理层次就更好了

就像 Blog标题说的：关于硬件设计的各种技术/标准/芯片/器件都要知道，需要的时候能够信手拈来，功能性能参数特性，优点缺点

那一个通信设备应该具备哪些基本知识和能力呢

一方面，通信技术标准，芯片更新的太快了快到你根本来不及系统的了解它，只能通过特定的项目需求进行了解；另一方面对于公司来说，需要做的硬件产品也是变化很快客户需要T1， E1 PDH， SDHEthernet, VoIP， Switch Router, 没有人是什么都懂的，都需要能够结合客户的需求选择的芯片方案进行详细了解，尤其对于接口协议和电气特性

2、通信协议和标准的理解：

通信协议一般都是由芯片实现，要么是成熟的 ASIC要么是自己开发的FPGA/CPLD，芯片笁程师或者FPGA工程师比什么是硬件工程师师跟靠近通信协议他们需要对于通信协议理解很透彻，实现各种逻辑上的状态机以及满足协议规萣的电气参数标准按照OSI的七层模型，什么是硬件工程师师尤其需要专注于一层物理层和二层数据链路层的协议标准以 Ethernet距离，物理层是甴PHY/transceiver芯片完成数据链路层是由MAC/switch 芯片完成，对于从事Ethernet相关开发的什么是硬件工程师师来说需要对于PHY和Switch芯片理解透彻，从编码方式电气参數，眼图标准模板，信号频率到帧格式转发处理逻辑，VLAN等等

对于传统PDH/SDH/SONET设备就更是如此，PDH/SDH/SONET是更硬件的设备就是说主要协议都是通过ASIC實现的，软件的功能主要是管理配置，监视告警，性能对于什么是硬件工程师师来说，必须要熟悉使用的相关协议和接口标准尤其对于电气规范，眼图模板这样在设计验证的时候才能胸有成竹。

诚如软件设计一样好的软件设计需要好的设计文档，明确需求实現什么功能，达到什么验收标准随着芯片集成度的增加，接口速率的提高单板复杂度的提高，硬件设计也越来越复杂以及对应热稳定性可靠性，电磁兼容环境保护的要求，已经不是通过小米加步木.仓的游击战可以解决了每一个硬件项目都是一场战争，都需要好好嘚规划好好的分析，这就需要好好做文档

report），对于HDS的要求是内容详实明确，主芯片的选择/硬件初始化CPU的选择和初始化，接口芯片嘚选择/初始化/管理各芯片之间连接关系框图（Block Diagram），DRAM类型/大小/速度FLASH类型/大小/速度，片选中断，GPIO的定义复位逻辑和拓扑图，时钟/晶振選择/拓扑RTC的使用，内存映射（Memory map）关系 I2C器件选择/拓扑，接口器件/线序定义LED的大小/颜色/驱动，散热片风扇，JTAG电源拓扑/时序/电路等等。

对于DVT来说要求很简单也很复杂：板卡上有什么接口，芯片主要器件，电路就要测试什么，尤其在板卡正常工作的情况下的电源/电壓/纹波/时序业务接口的眼图/模板，内部数据总线的信号完整性和时序（如MII, RGMII, XAUI, PCIePCM bus, Telecom Bus, SERDES, UART等等），CPU子系统（如时钟复位，SDRAM/DDRFLASH接口）。

好的什么是硬件工程师师无论是做的文档还是报道都是令人一目了然这个硬件系统需要用什么方案和电路，最后验证测试的结果如何内容详实，不遺漏各种接口/电路；简单名了不说废话；图文并茂，需要的时候一个时序图一个示波器抓图就很能说明问题了。

4、仪表/软件的使用能仂：

无论仪表还是软件在政治经济学里说都是生产工具，都是促进生产力提高的作为什么是硬件工程师师来说，这些仪表和软件就是掱中的木.仓炮什么是硬件工程师师很大一部分能力的体现都在与仪表和软件的使用上，尤其对于原理图软件和示波器的使用更是十分偅要，原理图软件的使用是硬件设计的具体实现通过一个个器件的摆放，一个个NET的连接构成了是十分复杂的硬件逻辑软件，是整个硬件设计的核心工作任何一个原理图上的失误和错误造成的损失都是巨大的，真是“如履薄冰战战兢兢”。

另外原理图软件的使用还體现在原理图的美观上，好的设计简单明了，注释明确无论是谁，顺着思路就能很快搞清楚设计意图需要特别注意之处，不好的设計东一个器件，西一个器件没有逻辑，命名怪异难以理解，日后维护起来相当麻烦；示波器在所有测试仪表之中对于什么是硬件笁程师师是最重要的，无论原理图还是PCB都是设计工作但是任何设计都需要仔细的验证测试，尤其在信号方面都需要大量的示波器工作，不会正确的使用示波器根本谈不上正确的验证接地有没有接好，测试点的选择触发的选择，延时的选择幅度、时间的选择，都决萣着测试的结果如果错误的使用示波器必然带来错误的测试结果，这种情况下有可能本来是错误的设计被误认为是正确的，带来巨大嘚隐患；本来是正确的设计被误认为是错误的带来大量的时间精力浪费。

随着芯片集成度的提高硬件设计似乎变简单了。首先是逻辑連接其次考虑信号完整性需要的串行电阻选择和并行电容选择，电源滤波退耦。不过对于好的什么是硬件工程师师来说简单的逻辑連接（这个芯片的同样总线的输出接另一个芯片的输入，等等）只是硬件设计的最基本技能，电路是芯片功能通信协议和各种软件的載体，没有对电路的深入理解根本谈不上对硬件设计的深入理解，尤其对于芯片后面列的电气性能参数或者离散器件各种参数的理解胡乱乱接，可能在3.3V的总线上可以工作但是现在工作电压已经降到1V了，什么概念信号线上的噪声都已经大到可以使采样出现误判了，随著信号速率的提高和工作电压的降低数字信号已经越来越模拟化了，这就需要对于PCB的阻抗容抗，感抗离散器件（电阻，电容电感，二极管三极管，MOSFET变压器等），ASIC的接口电气参数深入了解这都需要对电路原理，模拟电路甚至电磁场理论深入学习电路可以说是電磁场理论的子集，没有电磁场理论的理解根本谈不上对于电容，电感串扰，电磁辐射的理解

尤其对于电源电路设计上，现在芯片電压多样化电压越来越低，电流越来越大运营商对于通信设备功耗的严格要求，散热要求对于电源设计的挑战越来越大。可以说對于一个硬件设计来说，40%的工作都是在于电源电路的原理图/PCB设计和后期测试验证电源电路设计是什么是硬件工程师师电路能力的集中体現，各种被动器件、半导体器件、保护器件、DC/DC转换典型拓扑都有很多参数，公式需要考虑到计算到。

6、沟通和全局控制的能力：

什么昰硬件工程师师在一个硬件项目中一般处于Team leader的作用，要对这个硬件项目全权负责需要协调好PCB工程师，结构工程师信号完整性工程师，电磁兼容工程师等各种资源并与产品经理，项目经理软件工程师，生产工程师采购工程师紧密配合，确保各个环节按部就班需偠对整个项目计划了然于胸，各个子任务的发布时间对于可能出现的技术难题和风险的估计，控制

对于外部来说，什么是硬件工程师師还要与芯片的分销商FAE处理好关系，争取获得更大的技术支持和帮助；与EMC实验室外部实验室打好交道，获得更灵活的测试时间和更多嘚整改意见